JPH06174244A - 蓄熱暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力重要のアンバランスを是正するため設け
られた低料金の夜間電力で蓄熱材を加熱し、その熱エネ
ルギーを液状の熱媒体によって、暖房する時間帯に必要
な都度取り出すようにした効率的な暖房システムにより
電気暖房のランニングコストの低減をはかる。 【構成】 加熱部２と蓄熱部４を有する缶体３に熱媒体
を充填し、循環ポンプ９により放熱部１２へ循環させる
と同時に、放熱部１２へ送る熱媒体を所定の温度に保つ
ように上記缶体３蓄熱部４と循環戻りの熱媒体をバイパ
ス管１１により混合する混合弁７を設けた蓄熱暖房装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱暖房装置の蓄熱材
の循環経路の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】床面等に電気ヒータを設け、床からの輻
射熱によって暖房をする床暖房は室内の空気をかき回わ
さず、しかも垂直方向の温度分布が良いため、室温を比
較的低めに設定することが出来るので空気が乾燥しにく
く頭寒足熱の理想的な暖房といわれ普及してきた。

【０００３】一方このような電気床暖房は比較的電気設
備容量が大きくなり、使用者の経済的負担もさることな
がら電力供給側にとっては昼間時間帯での使用が中心と
なるため電力需要の昼夜間のアンバランスの大きな要因
になるため、深夜の時間帯における電力料金を割り引く
などの制度を設けて比較的電力需要の少ない深夜時間帯
への移行による平準化をはかってきた。そのため深夜の
時間帯に蓄熱して昼間時間帯は電力の供給をすることな
く床暖房が使用できるよう、蓄熱式床暖房装置が多く使
用されるようになってきた。

【０００４】床下に設置した電気ヒータの上部または下
部に密着して蓄熱効果のあるコンクリートや潜熱蓄熱材
等を配設し、夜間の一定時間帯だけ電力の供給を受ける
ことにより電力料金の割引を受ける契約を結んだ電力
（以下夜間電力という）により、深夜時間帯に上記蓄熱
材に熱を蓄え、電気ヒーターへの通電が停止した昼間時
間帯にも放熱を継続するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の蓄熱式床暖房は図５に示すように床下地２９の上に一
定間隔で配設された根太３０の間に平板状の容器に所定
の温度で相変化をする潜熱蓄熱材を充填した蓄熱板２６
を敷設し、その上にパネル状の電気ヒータ２４をおき、
さらにその上に上記と同仕様の蓄熱板２５を配設し、そ
の上部に木質フローリング等で床仕上げをした構成のた
めに （１）電気ヒーターと蓄熱材を重ねて床下に配設するた
め床高が高くなる。 （２）蓄熱材の重量のため床構成材の強度が必要。 （３）深夜時間帯、蓄熱材に蓄熱中も床表面から無駄な
放熱をしているうえ、もっとも放熱量が必要な夕方から
夜にかけての時間帯には床温度が低下しているばあいが
ある。 （４）蓄熱材からの放熱は停止したり、調節したりでき
ないためつぎの深夜電力通電時間まで放熱を継続させる
ための多量の蓄熱材が必要。 （５）いったん蓄熱した熱は全て放熱するので春先など
急に温かくなるとかえって熱すぎる。 （６）缶体内の蓄熱量と使用中の残存熱量がわからない
ため、暖房途中で蓄熱量が無くなり暖房効果が無くなっ
てしまう等のような課題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので深夜電
力を利用した蓄熱材による暖房装置を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の蓄熱暖房装置は、電気ヒーター等の加熱手段
を有する加熱部を下部に、上部に蓄熱部を有した液状の
熱媒体を充填した缶体と、上記加熱手段への通電を制御
する制御部と、外部に設けた放熱部よりの戻り管と前記
缶体の下部加熱部の間に配設した循環ポンプと、前記缶
体の上部蓄熱部と循環ポンプの吐出部へそれぞれ接続さ
れ双方の熱媒体を混合して最適温度の熱媒体として上記
放熱部へ供給する混合弁とそれらを順次接続する循環路
よりなる構成としたものである。

【０００８】また、缶体上部の蓄熱部に配設した温度セ
ンサーと、混合弁の吐出口近傍と循環ポンプ吐出口近傍
の２箇所にそれぞれ温度センサーを、また同じく循環ポ
ンプ吐出口近傍に流量センサーを配設し、上記蓄熱部の
温度と缶体内の熱媒体容量の積より求めた全蓄熱量と、
２箇所の温度差と流量値との積より求めた熱量を表示す
る表示装置を設けたものである。

【０００９】また蓄熱部よりの循環路と、混合弁の吐出
側の循環路の間に上記混合弁の一方の流路を短絡する分
岐弁を設けたものである。

【００１０】さらに上部蓄熱部及び熱媒体の流路に潜熱
蓄熱材を充填したものである。

【００１１】

【作用】

（作用１）本発明の蓄熱暖房装置は上記した構成によっ
て、電気ヒータへの深夜電力の供給によって缶体内に配
設した蓄熱材に熱を蓄えておき、循環ポンプによって熱
媒体を循環させ、床下へ設置した上記放熱部より放熱す
ることにより暖房を行うものである。したがって床下へ
の蓄熱材の設置は必要ない。そのうえ混合弁によって放
熱部へ送り出す熱媒体の温度は調節されるため実際の循
環温度より高い温度で蓄熱することが出来る。

【００１２】（作用２）また缶体上部の蓄熱部に配設し
た温度センサーと、混合弁の吐出口近傍と循環ポンプ吐
出口近傍の２箇所にそれぞれ温度センサーを、また同じ
く循環ポンプ吐出口近傍に流量センサーを配設し、上記
蓄熱部の温度と缶体内の熱媒体容量の積より求めた全蓄
熱量と、２箇所の温度差と流量値との積より求めた熱量
を表示する表示装置を設けることにより缶体内の残存熱
量が常にわかる。

【００１３】（作用３）また蓄熱部よりの循環路と、混
合弁の吐出側の循環路の間に上記混合弁の一方の流路を
短絡するバイパス弁を設けて暖房運転初期に弁を開くこ
とにより初期室温の立ち上がりを良くする。

【００１４】（作用４）さらに上部蓄熱部の熱媒体の流
路に潜熱蓄熱材を充填することにより、より小さな缶体
容量で蓄熱出来る。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明
する。

【００１６】図１は本発明の蓄熱暖房装置を用いた床暖
房システムの一実施例である。図において水などの熱媒
体を充填した缶体３に内設した電気ヒーター１は夜間電
力によって加熱され、加熱部２より対流によって缶体３
上部に位置する蓄熱部４の熱媒体を加熱する。蓄熱部４
の熱媒体の温度は温度センサー５の温度信号によって制
御され、所定の温度に達すると上記電気ヒーター１への
通電を停止する。蓄熱部４から循環路６を経由し、混合
弁７の一方の入り口７Ａへ接続されさらに混合弁７の出
口７Ｃから暖房往管８を経て暖房用放熱部１２の一方の
配管口１２Ａへ、また他の配管口１２Ｂからは循環ポン
プ９を経て前記缶体３の下部の加熱部１へ接続され、さ
らに前記循環ポンプ９の吐出口と前記混合弁７のもう一
方の入り口７Ｂはバイパス管１１によって接続されてい
る。これらの経路は全て前記熱媒体が充填されている。

【００１７】混合弁７は前記放熱部１２へ供給するのに
最も適した温度になるように入り口７Ａおよび入り口７
Ｂからの熱媒体の混合比を自動的に調節して混合弁７の
出口７Ｃから放熱部１２へ供給している。

【００１８】放熱部１２を循環した熱媒体は放熱によっ
て温度が下がり再び循環ポンプ９、バイパス管１１を経
て混合弁７の入り口７Ｂへ戻るが、熱媒体の温度が混合
弁７の設定温度より低い場合入り口７Ａ側から蓄熱部の
高温の熱媒体が供給され出口側７Ｃの設定温度を維持す
るようになる。このように夜間電力により缶体３におい
て加熱され蓄熱された熱媒体によって循環ポンプ９を運
転することにより、放熱部１２へ循環し暖房用熱エネル
ギーとして放熱される。また暖房が不要の場合は前期循
環ポンプ９を停止することにより簡単に放熱を止めるこ
とが可能である。

【００１９】図２は本発明における第２の実施例であ
る。図中に付した番号において図１と共通部分は同一番
号を付してある。缶体３の蓄熱部４に配設された温度セ
ンサー５の温度信号と缶体内の熱媒体の量の積より求め
られた全蓄熱量は表示器１８の熱量表示部を全点灯さ
せ、缶体内の蓄熱量が最大であることをあらわす。混合
弁７の出口７Ｃの近傍に温度センサー１６、および放熱
部１２との間の循環路８は流量センサー１７が、また循
環ポンプ９の吐出口の近傍には温度センサー１５が配設
されている。温度センサー１６で検知される混合弁７の
出口７Ｃを流れる熱媒体の温度をｔ１、放熱部１２での
放熱によって温度が低下し温度センサー１５で検知され
る循環ポンプ９の吐出口を流れる熱媒体の温度をｔ２、
上記流量センサー１７で検知される放熱部１２への熱媒
体の流量をＶとすると、Ｖ×（ｔ１−ｔ２）の式により
求められる放熱量Ｑ値を演算し、前記表示器１８の熱量
表示部を順次消灯することにより、表示器１８には現在
の残熱量が表示され、缶体３の中の蓄熱量を常時監視し
ながら計画的な暖房運転を行うことが出来る。

【００２０】図３は本発明の第３の実施例である。図中
に付した番号において図１と共通部分は同一番号を付し
てある。缶体３の蓄熱部４より出て混合弁７の入り口７
Ａを結ぶ循環路６より分岐して、前記混合弁７の出口７
Ｃより放熱部１２を結ぶ循環路８の間に分岐弁２１を配
設し暖房運転を開始するため循環ポンプ９が運転をはじ
めると同時にその後の一定時間分岐弁２１を開放すると
放熱部１２へは缶体３の蓄熱部４の高温の熱媒体が直接
循環し、放熱量が増すため暖房運転初期の室温の立ち上
がりを良くすることが出きる。

【００２１】図４は本発明の第４の実施例である。図中
に付した番号において図１と共通部分は同一番号を付し
てある。缶体３の蓄熱部４に、所定の温度において相変
化をすることによって潜熱を蓄えることの出来る、潜熱
蓄熱材（以下ＰＣＭという）２２を充填し、夜間電力に
よって缶体３内の熱媒体を加熱する。熱媒体は加熱部２
から蓄熱部４を循環対流しながら加熱され、ＰＣＭ２２
固有の相変化温度に達すると熱媒体の熱エネルギーは専
らＰＣＭ２２の相変化のために費やされたＰＣＭ２２は
相変化しながら蓄熱が行われる。さらに加熱を続けると
ＰＣＭ２２と熱媒体は温度上昇により、顕熱による蓄熱
が行われる。缶体３に十分蓄熱が行われ電気ヒータ１の
通電が停止した後、暖房のため循環ポンプ９の運転をす
ると缶体３内の熱媒体は蓄熱部４からの混合弁７の入り
口７Ａへ供給され放熱部１２で冷却された熱媒体が缶体
３の下部へ戻って来て熱媒体とＰＣＭ２２の温度は低下
していくが、ＰＣＭ２２の相変化温度まで下がるとＰＣ
Ｍ２２に蓄熱された熱が放出され、熱媒体に与えられＰ
ＣＭ２２の相変化が完了するまでその温度が維持され
る。このことによって缶体３の容量の熱媒体の顕熱だけ
で蓄熱するよりも多くの蓄熱が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の蓄熱暖房装置は上
記した構成によって、電気ヒータへの深夜電力の供給に
よって缶体内に配設した蓄熱材に熱を蓄えておき、循環
ポンプによって熱媒体を循環させ、床下へ設置した上記
放熱部より放熱する床暖房システムを構成することによ
り、床下に電気ヒーターと潜熱蓄熱材よりなる蓄熱板を
設置する従来の蓄熱床暖房装置と比べて １．床下への蓄熱材の設置は必要ないため床高は高くな
らず重量も軽い。 ２．そのうえ混合弁によって適温の熱媒体が供給される
ため実際の循環温度より高い温度で蓄熱することが出来
るため、より多くの熱量を取り出すことが出来る。 ３．循環ポンプの運転によってのみ熱の取り出しが行わ
れるため無駄がなく、必要な蓄熱量も比較的少なくな
る。 ４．蓄熱部に蓄熱した熱量と、放熱部で放熱した熱量の
差を表示する表示装置を設けることにより缶体内の残存
熱量が常にわかるため計画的な暖房ができる。 ５．分岐弁を設けて暖房運転初期に蓄熱部の高温の熱媒
体を直接放熱部に供給する構成により初期室温の立ち上
がりを良くすることが出来る。 ６．さらに上部蓄熱部及び熱媒体の流路に潜熱蓄熱材を
充填することにより、同容量の熱媒体の顕熱だけで蓄熱
するよりも多くの蓄熱が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蓄熱暖房装置の構成図

【図２】本発明の第２の実施例の構成図

【図３】本発明の第３の実施例の構成図

【図４】本発明の第４の実施例の構成図

【図５】従来の蓄熱床暖房装置の断面図

【符号の説明】

１ 電気ヒーター ２ 加熱部 ３ 缶体 ４ 蓄熱部 ５ 温度センサ ７ 混合弁 ９ 循環ポンプ １１ バイパス管 １２ 放熱部 １５ 温度センサ １６ 温度センサ １７ 流量センサ １８ 表示装置 ２１ 分岐管 ２２ 潜熱蓄熱材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気ヒーター等の加熱手段を有する加熱部
   を下部に、上部に蓄熱部を有した液状の熱媒体を充填し
   た缶体と、外部に設けた放熱部よりの戻り管と前記缶体
   の下部加熱部の間に配設した循環ポンプと、前記缶体の
   上部蓄熱部よりの循環路と循環ポンプの吐出部よりのバ
   イパス管へ入り口側がそれぞれ接続され、双方の熱媒体
   を混合して適温の熱媒体として出口側より上記放熱部へ
   供給する混合弁とそれらを順次接続する循環路よりなる
   蓄熱暖房装置。
2. 【請求項２】缶体上部の蓄熱部に配設した温度センサー
   と、混合弁の吐出口近傍と循環ポンプ吐出口近傍の２箇
   所にそれぞれ温度センサーと、循環ポンプ吐出口近傍に
   流量センサーと表示装置を配設し、前記表示装置は上記
   蓄熱部の温度と缶体内の熱媒体容量の積より求めた全蓄
   熱量と、２箇所の温度差と流量値との積より求めた熱量
   を表示する請求項１記載の蓄熱暖房装置。
3. 【請求項３】蓄熱部よりの循環路と、混合弁の吐出側の
   循環路の間に上記混合弁の一方の流路を短絡する分岐弁
   を設けた請求項１記載の蓄熱暖房装置。
4. 【請求項４】上記蓄熱部及び熱媒体の流路に潜熱蓄熱材
   を充填した請求項１記載の蓄熱暖房装置。